Havlin houdt zich bezig met een breed spectrum aan onderwerpen binnen het veld. Samen met zijn team toonde hij bijvoorbeeld aan dat complexe netwerken, zoals epidemieën of verkeersnetwerken, vaak wiskundige patronen volgen die zich op verschillende schalen herhalen. Daarnaast ontwikkelde hij de eerste benadering van een theorie die het gedrag van vloeistoffen, gassen of elektriciteit in materialen met een onvoorspelbare structuur door de vorming van verbindingen beschrijft, oftewel ‘percolatietheorie’.
Havlin maakt met zijn onderzoek inzichtelijk hoe complexe netwerken elkaar wederzijds beïnvloeden. Een concept dat vaak wordt aangeduid als 'netwerken van netwerken'. Hiermee belicht hij bijvoorbeeld hoe storingen in het ene netwerk kunnen leiden tot een kettingreactie van uitval in andere, onderling verbonden systemen. Deze kennis heeft aanzienlijke implicaties voor diverse aspecten van ons dagelijks leven, zoals de gevolgen van een stroomstoring op ons internet en andere communicatiesystemen.